【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及視頻傳輸，特別涉及一種面向虛擬現(xiàn)實的多播視頻傳輸qoe優(yōu)化方法。
技術介紹
1、隨著互聯(lián)網和物聯(lián)網技術的飛速發(fā)展，新一代無線網絡中沉浸式擴展現(xiàn)實等新業(yè)務不斷涌現(xiàn)，正廣泛滲透到個人應用以及其他應用。通信感知計算一體化技術根據業(yè)務進行網絡資源和算力資源的分配，形成跨層的通感算融合設計和統(tǒng)一編排管理，并結合實時狀態(tài)合理分配計算任務，形成數據處理一體化、資源分配一體化和服務實現(xiàn)一體化的互惠共生架構，是實現(xiàn)擴展現(xiàn)實及虛擬現(xiàn)實業(yè)務高速率、大容量和低時延視頻傳輸的主要支撐技術。
2、虛擬現(xiàn)實中360°視頻傳輸因用戶觀看視口不同導致差異化的數據傳輸需求，給網絡帶來了較大的傳輸壓力，可能會導致網絡服務質量和用戶體驗質量變差。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術提供了一種面向虛擬現(xiàn)實的多播視頻傳輸qoe優(yōu)化方法，構建了一個以qoe值為目標的優(yōu)化問題，提出邊緣計算輔助的多播網絡緩存策略，實現(xiàn)了用戶體驗質量的優(yōu)化提升。
2、本專利技術提供了一種面向虛擬現(xiàn)實的多播視頻傳輸qoe優(yōu)化方法，基于邊緣計算輔助的多播網絡虛擬視頻傳輸系統(tǒng)模型，所述多播網絡虛擬視頻傳輸系統(tǒng)模型包括云服務器、包含邊緣計算服務器的無線基站、以及移動設備組成的d2d多播網絡；所述方法包括：
3、s1、根據所述多播網絡虛擬視頻傳輸系統(tǒng)模型，構建以qoe值為優(yōu)化目標，以邊緣計算服務器和用戶緩存、傳輸時延和計算時延為限制條件的優(yōu)化問題；
4、s2、確定新的視頻片段優(yōu)化選擇方法，以使用戶通過計
5、s3、將非凸非線性的qoe優(yōu)化問題轉換為多臂老虎機問題，并應用改進的線性上界置信算法進行求解得到近似最優(yōu)解。
6、進一步地，所述多播網絡虛擬視頻傳輸系統(tǒng)模型中，
7、所述邊緣計算服務器通過提供視頻數據和協(xié)助用戶計算，服務當前基站覆蓋范圍內觀看同一視頻的用戶；用戶將需要耗費大量計算資源且對延遲敏感的任務卸載到所述邊緣計算服務器，距離邊緣計算服務器越近的用戶，將會有更高的優(yōu)先級從邊緣計算服務器處獲得視頻或計算資源，距離在設定范圍外的用戶可以從這些正在觀看同一視頻或已經看完當前視頻的中間用戶處獲取到視頻資源，并且將計算任務卸載到這些中間用戶處，通過這些中間用戶間接的獲取視頻資源及計算資源；
8、在所述基站范圍內觀看同一視頻的用戶通過d2d多播網絡與邊緣計算服務器或其他用戶連接；所有用戶被分成數個大小不一的群組，所述群組通過d2d網絡相互連接，每個群組中由一個用戶充當群組調度中心，充當群組調度中心的用戶處于群組中其他用戶與邊緣計算服務器的中間，從邊緣計算服務器處請求視頻，并將視頻數據轉發(fā)到同一群組中的其它用戶中。
9、進一步地，所述步驟s1包括：
10、qoe模型中將視頻分辨率定義為：
11、
12、采用用ωi,j∈{0，1}表示當前所加載的瓦片是否處于用戶視角場中，當ωi,j＝1時，表示第ith個視頻的第jth塊是在用戶的視角中的，反之，如果預測出錯，不在用戶的視角范圍內，則ωi,j＝0；
13、qoe模型中將視頻片段質量變化率定義為：
14、
15、將用戶等待視頻加載的這段時間定義為：
16、
17、其中，tlatency(i)+tfinishtime(i)-δt意味著當前這一段視頻，即第i段視頻在選擇所需要的分辨率的情況下，下載時間和計算時間應該小于前一段視頻，即第i-1段視頻的播放時長，才能按時播放這一段視頻，即第i段視頻；若下載時間和計算時間大于前一段視頻的播放時間，將會造成視頻卡頓；
18、單個用戶的qoe被定義為以上三個指標的加權和：
19、
20、其中，λ,μ,ν是權重因子，分別表示以上三個指標的重要性；
21、若用戶選擇從邊緣計算服務器獲取視頻片段時，視頻將通過d2d網絡在各個群組之間傳輸，群組的組長根據信道質量選擇視頻的分辨率，并向云服務器或邊緣計算服務器請求視頻，進而將接收到的視頻片段轉發(fā)到群組中的其他用戶以及其他群組，此時加入代表影響群組中用戶視頻播放延遲時間的式子為：
22、
23、可以得到qoe評估公式：
24、qoe＝5.67×iq-6.72×ir+0.17-4.95×it-ft
25、最終，qoe目標函數建模為：
26、
27、其中，c1和c2限制了瓦片的總大小不能大于mec服務器的緩存容量和用戶的緩存容量；c3和c4表示單個用戶設備處理任務的總時延，包括傳輸時延和計算時延以及用戶之間傳輸數據塊的總時延；c5表示瓦片的編碼率要落在所給定的集合中。
28、進一步地，qoe模型中，
29、一個完整的360°視頻數據的大小可以用下列公式表示：
30、
31、在云服務器上存儲虛擬現(xiàn)實視頻的視頻庫，選擇其中一部360°視頻，將視頻分成n個連續(xù)的片段，每一個片段的時間長度δt是固定的，每一個視頻片段被劃分為m個空間瓦片，每個空間瓦片都可以獨立編碼并發(fā)送給用戶；將x＝{x1,x2,...,xn}定義為支持的分辨率版本集，其中xk是kth分辨率級別的編碼比特率，用v(xk)表示分辨率為xk的瓦片的大小；
32、通過將ri,j∈x表示為片段ith中jth塊上分配的分辨率，即所請求的片段ith的大小將為邊緣計算服務器的緩存容量為dmec，其目標是根據fov預測來預先緩存應該緩存的瓦片；將ci,j,k表示為mec服務器的緩存決策，若決定緩存視頻第i段中分辨率為kth的jth瓦片，則ci,j,k＝1，否則ci,j,k＝0；
33、在建立用戶與基站之間的無線連接模型時，采用大規(guī)模的路徑損耗和陰影效應；在建立用戶與用戶之間的無線連接模型時，采用自由空間路徑損耗和多徑效應；從邊緣計算服務器或群組處下載瓦片i的預期傳輸延遲為tlatency，當從邊緣計算服務器下載瓦片時，傳輸延遲為：
34、
35、從群組處下載瓦片時，傳輸時延為：
36、
37、其中，pi為發(fā)射功率，為信道增益，n為噪聲功率，npeople為用戶數量。
38、進一步地，所述步驟s3中，優(yōu)化目標的qoe目標函數由視頻片段畫面質量、視頻質量變化率、視頻延遲時間組成，對步驟s1的優(yōu)化問題進行修改以得到多臂老虎機的收益值：
39、rt＝5.67·(qt+dt)-6.72·ft-0.17·st
40、
41、其中，qt代表了視頻片段畫面質量，包含了兩個滑動窗中的畫面質量；st為切換頻率，用來衡量不同段視頻播放時視頻質量的變化情況；表示兩個滑動窗口的覆蓋率。
42、進一步地，所述步驟s2中，視頻片段優(yōu)化選擇方法包括：
43、本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種面向虛擬現(xiàn)實的多播視頻傳輸QoE優(yōu)化方法，其特征在于，基于邊緣計算輔助的多播網絡虛擬視頻傳輸系統(tǒng)模型，所述多播網絡虛擬視頻傳輸系統(tǒng)模型包括云服務器、包含邊緣計算服務器的無線基站、以及移動設備組成的D2D多播網絡；所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的面向虛擬現(xiàn)實的多播視頻傳輸QoE優(yōu)化方法，其特征在于，所述多播網絡虛擬視頻傳輸系統(tǒng)模型中，
3.根據權利要求2所述的面向虛擬現(xiàn)實的多播視頻傳輸QoE優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S1包括：
4.根據權利要求3所述的面向虛擬現(xiàn)實的多播視頻傳輸QoE優(yōu)化方法，其特征在于，QoE模型中，
5.根據權利要求4所述的面向虛擬現(xiàn)實的多播視頻傳輸QoE優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S2中，優(yōu)化目標的QoE目標函數由視頻片段畫面質量、視頻質量變化率、視頻延遲時間組成，對步驟S1的優(yōu)化問題進行修改以得到多臂老虎機的收益值：
6.根據權利要求5所述的面向虛擬現(xiàn)實的多播視頻傳輸QoE優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S2中，視頻片段優(yōu)化選擇方法包括：
7.根據權利要求6所述的面向
8.一種面向虛擬現(xiàn)實的多播視頻傳輸QoE優(yōu)化裝置，其特征在于，基于邊緣計算輔助的多播網絡虛擬視頻傳輸系統(tǒng)模型，所述多播網絡虛擬視頻傳輸系統(tǒng)模型包括云服務器、包含邊緣計算服務器的無線基站、以及移動設備組成的D2D多播網絡；所述裝置包括：
9.一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)權利要求1至7中任一項所述方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權利要求1至7中任一項所述的方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種面向虛擬現(xiàn)實的多播視頻傳輸qoe優(yōu)化方法，其特征在于，基于邊緣計算輔助的多播網絡虛擬視頻傳輸系統(tǒng)模型，所述多播網絡虛擬視頻傳輸系統(tǒng)模型包括云服務器、包含邊緣計算服務器的無線基站、以及移動設備組成的d2d多播網絡；所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的面向虛擬現(xiàn)實的多播視頻傳輸qoe優(yōu)化方法，其特征在于，所述多播網絡虛擬視頻傳輸系統(tǒng)模型中，
3.根據權利要求2所述的面向虛擬現(xiàn)實的多播視頻傳輸qoe優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟s1包括：
4.根據權利要求3所述的面向虛擬現(xiàn)實的多播視頻傳輸qoe優(yōu)化方法，其特征在于，qoe模型中，
5.根據權利要求4所述的面向虛擬現(xiàn)實的多播視頻傳輸qoe優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟s2中，優(yōu)化目標的qoe目標函數由視頻片段畫面質量、視頻質量變化率、視頻延遲時間組成，對步驟s1的優(yōu)化問題進行修改以得到多臂老虎機的收益...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：田峰，王文博，邵紫凌，陸男，李嘉欣，
申請(專利權)人：南京郵電大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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